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上一层

融 雪 速 度 分 析

 

    问题的提出
    
发热电缆可以融化积雪,什么样的功率能有什么样的融雪速度?
   
甲方提出了如下问题,首先是配多大功率的电缆,依据是什么?多长时间开始融雪,坡道融雪的速度是多少的?
   
众多建筑数据均以热稳定为第一假设,即假设室内温度为22℃恒定,假设室外温度为-19℃恒定。这样通过维护结构向外散发的热量为W/m2。两区域温度稳定。融雪计算无法套用上述以上假设。
   
热工计算
   
假设一:假设混凝土体沿发热电缆面分为上下两部分
   
假设二:假设混凝土发热电缆自通电开始温度恒定。
   
假设三:假设发热电缆铺设层面为一个发热面。


Q=Q
+Q
Q=
ΔT/(δ/λ+1/αS


     
ΔT温差
    
δ导热层厚度
    
λ导热系数
   
αS外表面向周围环境放热系数
查得干混凝土的导热系数为1.74 W/(m.);干陶粒混凝土的导热系数为0.84 W/(m.);发泡混凝土的导热系数为0.22W/(m.)
   
αS北京地区取11.63W/(m2℃)(接触面是雪与混凝土故不考虑风力影响)。
利用以上公式求得,向上传导209W, 陶粒向下46W,所以应选255W以上发热电缆。
   
采用陶粒混凝土作为保温层处理的坡道约有1/5的热量向下传导
   
电缆选型
   
依据热功计算标准选择如下电缆功率,1号坡道,95kW2号坡道80kW,平均单平方米发热电缆容量:304.3W/m2,其向上散发的热量为:249.7W。电缆详细选型见配线表。
   
融雪速度条件分析
   
根据气象资料
   
北京地区年均降雪天数为5
   
年均最大降雪厚度为24cm
    雪密度为50100kg/m3
   
雪(冰)熔解热≤335kj/kg(取冰的熔解热,雪中含有颗粒物及盐份,其熔解热低于冰的熔解热)
    24cm
厚雪总重量为1224kg,需要的熔解热为4020Kj8040Kj
   
根据厂家提供数据,回填层厚度7080mm,系统启动后,30分钟后开始融雪,考虑本项目回填层80120mm,故将预热时间增加到一小时。
   
如果后启动融雪系统全部融化24cm积雪需要时间为5.5小时~10小时
   
方案融雪系统提供的融雪热量为249.7kW,融雪量2.68kg
   
融雪厚度为5.4cm2.7cm
    融雪时间关系如下:

 

电暖线的融雪速度曲线


   
融雪速度曲线
   
融雪速度跟两个因素有关,一是雪的密度,普通降雪的密度偏低,一般情况在50kg/m3,二是雪中的颗粒物质含量,含量越高,其熔解速度越快。雪的熔解热低于冰的熔解热。
    
采用最不利方法计算结果如上图所示。
    
因为颗粒物含量无法估计,且不稳定,故忽略不计。
   
选用发热电缆的融雪能力计算
   
如果是普通降雪,降雪前一小时启动系统,其融雪速度为5.4cm/h,如果降的是冰茬儿,其融雪速度为2.7cm/h
   
如果降雪后启动融雪系统,普通24cm厚雪5.5小时后全部熔解,如果是24cm厚冰茬儿,10小时后全部融化。

   
 
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